湖南省分布式能源发展规划分析.pdf

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1、口铸白伴世 方薄房湖南省分布式能源发展规划分析张力,傅靖茜,王正华湖南省电力勘测设计院,长沙摘要本文结合分布式能源的技术特点和 湖南省电力系统现状,从存在 的问题、发展条件到对策以及初步规划,对湖南省发展分布式能源规划进行了全面探讨,为湖南省发展分布式能源战略布局提供参考。关键词分布式能源湖南中图分类号文献标识码文章编号一一一,概述如北京国 际商城、北京软件广增加。尤其是年月湖南分布式能源系统作为分布在场、北京中关村国际商城清洁能省遭遇了特大雨雪冰冻灾害,对用户狈的能源梯级利用和可再生源项目、上海埔东机场、上海黄该省能 源供应 的安全性提出了能源及资源综合利用 系统,因其埔中心医院、广东东莞鞋

2、厂、广新的课题。为了提高能源利用效灵 活的变负荷、较低的初始投州大学城等热电三联供项目。率、重构电力结构,发展可靠性资、供电的高可靠性、很小的输湖 南作为中部地区发展相较强的分布式能源 以保证供电电损失和适合可 再 生 能 源等特对较快的省份,能源需求随着工安全意义 重大。点,世 界各国都 在研究和推广。业化、城市化、现 代化进程的加分布式 能源系统的技如在欧洲,到年已有快而突飞猛进。年,湖南省术简介的联供容量,占电力生产的单位能耗为万分布式冷 热电联供系统实际份额,年市场份额预计将达元,全省能耗消费总量预上是动力系统发电、供热系统到。就在西方发达 国家大力计亿,虽比年下供暖、热水、通风等和制

3、冷系推广分布式能源的同时,我 国分降,但仍处于能源消耗统制冷、除湿等三大块的集成。布式能源的推广应用目前 尚属起大省。由于湖南省电源结构 单联供技术的采用取决于许 多因素,步阶段。随着年月关于一,水电开发趋向饱和、电煤资包括电负荷大小、负荷的变化发展热电联产的规定和年源 不 足,能源资源外 向依 存 度情况、空间的要求、冷热需求的种月能源中长期发展规划 纲要高,电煤缺口每年都在万类及数量、对排放的要求、采用的相继出台,国内部分 大中城市相以上。特别是近 些年来电煤供应一燃料、经济性和 并 网情况。继启 动发展 分布式能源计划,并,受外部价格、资源采购、运输等冷热 电联 产的动力系统主积极 建设

4、 分布式能 源示范工程。约束,湖南省能源供需矛盾逐步要使用燃气轮机和 内燃机。燃气收稿日期一一作者简介张力一,高级工程师,湖南省电力勘测设计院副院长兼总工,主要从事电力工程生产和技术管理工科丫,们杏,明第卷第期年月丫浏。丫初口铸云伴世 方剪方轮机 的排气温度较 高且流量较大,如果用户的热量 需求较大且对热量的要求较高时,燃气轮机具有很大的优势,而内燃机和燃气轮机相比,发电效率高,工热比较大,部分负荷性能较好。联产系统对 电力需求较大,或经常处于低负荷运行时应优先考虑内燃机。冷热电联产的供热系统主要或全部来自动力系统的高温排气。常规的冷热电系统是将回收的热量 直接提供给用户,这种方式系统比较简单

5、,设备投资小。冷热电联产的制冷系统主要为压缩式和吸收式种。几种常见的联产技术比较见表。以上提到的动力系统中,汽轮机系统比较复杂,通常用于工业 系统或超大型冷 热电联供系统。另外,汽轮机的性能随着容量的降低急剧下降,当容量较小时已不具有竞争力。燃料电池尚处于研发阶段,价格昂贵,要达到商业化运行还需要一段时间。从应用 上来看,目前最为广泛的冷热电三联供系统中燃料主要是天然气。美国的调查数据表明,采用天然气冷热电三联供系统,写字楼类建筑可减少运营成本,商场类建筑可减少运营成本,医院类建筑可减少运营成本,体育馆类建筑可减少运营成本,酒店类建筑可减少运营成本。湖南发展 分布式能源的条件随着经济、社会的发

6、展和生活水平快速提高,人们对生活环境的要求越来越高,采暖和制冷的需求不断加大,重要部门和主要集中区域对电力供应的稳定需求也逐渐增加。同时湖南省在“十一 五”期间预计年平均增长,万元能源消耗要求降低。能源供应和环境保护的双重压力促使湖南省对能源保障和生态环境问题高度重视。因此巨大的市场需求和政府支持力度为湖南发展分布式能源提供了内在动力。而在天然气供应方面,自年月,湖南进入 国家西气东输整体规划的安排,根据国家西气东输的整体布局,利用中石油开发 的忠武线重庆一武汉为主气源。天然气干线管道经瑚北潜江至湖南岳 阳进入我省。自年月日通气至今,总用气量为亿,。年月一日,国家发展和改革委员会会议,专题研究

7、西气东输二线项目市场工作,规划方案初步分配湖南总的供 气量为亿,。天然气顺利入湘将会为湖南省发展分布式能源提供良好的基础条件。发展分布式能源 的制约因素及相应对策电力发展观念问题长期以来,湖南省内电力建设的主要放在大机组、大电网上,对分布能源系统尚未引起足够的重视和研究,国内一些经济发达的省市已经在积极推广,湖南省相对滞后。从理论上讲,“大机组、大电网、超高压”的高效率主要体现在转换和输送环节上。大火电机组 虽然效率高,但是由于供热规模和供热半径的局 限,发电余热无法利用。从整个能源系统分析,其能源利用效率无法和热电联产相比较。如采取先进的超超临界燃煤发电机组效率在左右,天然气发电三压再热联合

8、循环效率在左右。与之相比采用最普通的热电技术,燃煤热电效率可以达到,甚至到。超高压输电运行效率高是 针对低 压输电而言,而分布式能源是一种用户端能源系统,基本没有输电环节。况且,超高压到用户端的降压等级多,电损就越多。据年国际分布式能源联盟年会,国际分布式能源联盟对我国未来年电力增长表几种常见的联产技术比较中小型燃气轮机微型燃气轮机技术状态商业应用一简单循环一联合循环一一一一气体燃料、油热水,低压、高压蒸汽一一商业早期内燃机商业应用汽轮机商业应用燃料电池发 电效率,基于燃料低位发热量一一一一规模安装费用美元运行维护费用美元门可用率燃料热回收形势热输出量可用热量的温度一一一一气体燃料、油热水,低

9、压蒸汽一一一一一一气体燃料、油热水,低压蒸汽一一一一一气体燃料、油、煤热水,低高压蒸汽,一一氢、天然气、丙烷热水,低高压蒸汽一一卜护丫卿占,识一叼。“场第卷第期年月乙口铸日伴世方剪房的个方案全集中和全分散进行了比较,比较数据见表。根据从表中的分析,在投资、能源消耗以及排放方面,分布式能源较全集中供电方式有一定的优势。从整体上看,集中式电源系统和分布式能源系统是互为补充 的,分布式能源的发展 不能脱离大 电网 系统的支持和 补充。因此,在电力发展的观念上 要充分意识到分布式 能源是未来世界 能源 重 要的发展方向,积极发展合理规模的分布式能源站,以降低电网投资和输变电损失,提高能源利用效率和减少

10、污染排放,这对湖南省电力事业的发展是有利的。气源 问题年湖南地区 已有长沙、株洲等个市县用上 了从 重庆忠武气田输送过来的天然气。但随着湖南地区天然 气用户的剧增,由于冬季是用气运行 的高峰,每到冬季都会出现一定的供应紧张现象。如年长沙地区就出现 了每天万,的缺口。年湖南全省天然气供气量达亿,其中长沙地区供气量最大,达到亿,比年的亿增长,基本能满足年的供应需要。但由于 我省没有 对发展天然 气分布式能源进行战略规划,因此用气量将 会 成为分布式能源发展的重 要制 约因素之一。若参照广州大学城分布式能源站工程年总耗气量亿考虑,仅一个大学城分布式能 源的耗气量就 相当于目前我省长沙市的用气量,因此

11、为了我省能够顺利推进天然气分布式能源的建设,应及时将分布式能源天然气耗量纳入 天然气利用的中长期发展规划中,并在西气东输二线工程入湘的机遇前重新规划天然气用量是当务之急。政策问题分布式 能源系统建设是一个系统工程,与经济社会发展规划、城市规划、能源规划、天然气规划、电力规划和电网规划等密切相关,尤其是与电力公 司关系、天然气公 司关系、投资融资政策等方面更要跟上政策。在电力供应方面,分布式能源工程的建设将打破目前单一的购售体系,将直接冲击电力公 司的经济利益,但作为符合国家产业和环境保护法律、法规的发电设施,与大电网具有良好的供电供电互补性,其提供 的峰电还可增强电网的安全性。因此要用 开放和

12、发展的眼光,正确处理分布式能源和 电力公 司、电网公司的关系,双方按照互惠互利 的协议共同发展。在天然 气供应 方面,分布式能源站用气压力高、用气量 比居民用气量大得多,一方面直接影响天然气的总体供应问题另一方面天然 气公 司从压力比较表满足我 国年电力增长的个方案比较表项目。集中。分散静节约节约投资电投资费用亿元输变电费用亿元总费用亿元消耗燃料单位费用万元卜排放,高 的管网上售 气以及售给用气曹娜鲜载划和黛 履 黑纂育 犷霭撬皇军 翼靠纂萦羹蓄鼻 霆霎霎髻膏 产雪雳篡粼蹂蹂 氰套剪面往往略有不足,特另是并网方段一成本分摊等,各种费用的分摊将一大大提高开发商的实际成本、影口“项目的经济险,直接

13、对项目的“资鬃资鼻黑黔规划设想、在篡翼弋 篡骡 溉馨鬓洲经 济效益和最高的综 合利 用 效冬各项终端供 能的经济直供范围杏致为电,一“罕调冷本一“呷甩蒸汽,一“左万米暖护生携热杏、一。所对应的最大经济供应 范围为一之。爪第卷第期年月扎,自二,袱丫到。“冲口诊伴世 方瓣国 际 国内经验,结合湖南实际,及早统筹规 划分布式 能源站的布局和规模,在有条件的地方建立几个使用分布式电能的示范区。结合湖南省的实际和分布式能源的特点,可以在以下地点建设分布式能源站的示 范点城市商业中心如长沙市五一绿化广场商业区。集中的商业区域有大量高层商业建筑,可 以建立以集中供冷的分布式能 源站。这类用户的特点是供电、采

14、暖和制冷均相对时间集中并且负荷高,夏天负荷最高。采用分布式能源站可以减轻电网负担,同时降低商业中心的能耗费用。公用事业机构 如黄花机场、长沙市河西大学城、省政府、湘雅医院等。这些机构特点具有满足公共事业需要,稳定居民生活的重要作用。采用分布式能源站不仅减轻电网负担,同时可以作为电力供应 的安全支撑,在主电网 出现故障时保 障这些机构的正常运行。产业集中的工业 园区如浏阳工业园区,长沙高新技术开发区等。这些区域的特点往往是用能时间长,往往是一天运行。对电力需要大,其产出效益明显,采用分布式能源站不仅减轻电网负担,而 且能效提高。新开发的城区和大型的楼盘开发项目随着长、株、潭一体化进程的推进,在这

15、些新开发的城镇和大型居住楼盘的开发建设过程中不应走烧煤污染或低效率单烧液化气以及采用分体式或窗式空调等老路。应积极采用分布式能源站为其提供电力、供冷、热负荷、蒸汽等,提高能源利用效率、建设节能环保型新城镇。参考文献,欧洲热 电业的现状和前景【能源工程,一华贡,岳永魁,等 我国发展分布式能源的迫切性、意义及前景浙江省能源研究所中国一欧盟热 电冷 分布 式 能源的政 策机 制、创新技术及市场前景国际研讨会论文集【杭州,口王振铭分布式能源【中国电机工程协会热电联产专业委员会,】华贵,赖元楷优化利用天然气 资源大力建设分布式能源 站能源政策研究,上接第页计算冷冻水泵的轴功率即使冷却水的流量 比冷冻水小

16、,但其管路阻力损失较大,结果冷却水泵的水 力输送 能效比基本上与冷冻水相当,故其输送冷却水泵的轴功率与冷冻水泵相当。空气源“水一乙二醇溶液”热泵机组的系统能效比分析见表。制冷系统的能效比为,制热系统的能效比为。年能耗预测对于大型高层办公楼,其采暖负荷约为空调制冷负荷的,也就是说空调制冷负荷的采用水冷高效 的冷水机组,而另外的采用空气源“水一乙二醇溶液”热泵机组。根据“”全年空调制冷负荷分布情况负荷的运行时间占、负荷的运行 时间占、负荷的运行 时间占、负荷 的运行时间占,一般广东地区写字楼 的供冷天数为,每天的运行时间为冬季供暖的天数在以内,平均负荷率约为。夏季空气源“水一乙二醇溶液”系统年耗电

17、量约为。风冷热泵制冷系统的年耗电量约为。冬季空气源“水一乙二醇溶液”系统年耗电量约为。风冷热泵制冷系统的年耗电量约为。全年的节能率为。也就是 说空气源“水一乙二醇溶液”系统比风冷热泵制冷系统节能。结论空气源“水一乙二醇溶液”热泵 系统的节能效果明显,相对与风冷热泵机组,其全年运行的节能效率达到。空气源“水一乙二醇溶液”热泵系统所采用的制冷机组实质上是双工况机组,其冬季运行的压缩比与风冷热泵机组相当,故其技术成熟可靠,同时也算是通用的标准机型。该系统成功地实现了一机多用的目的,节省了大量的安装建筑面积,同时也解决了风冷热泵机组所带来 的噪声和震动等问题。采用了全封闭冷却塔避免了冷却溶液与空气接触,保证冷水机组冷凝 器的清洁,从而保证冷水机组的高效运行。该技术非常适合在南方地区应用,在广东地区具有非常广阔的应用前景。表空气源“水一乙二醇溶液”热泵机组的系统 能效比分析表单位机组工作状态制冷制热量冷水机组轴功率冷冻水泵轴功率冷却塔轴功率制冷制热卜,二袱丫喇侧仆“净第卷 第期年月